CN110596999B - 照明系统、投影装置以及投影装置的投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明系统、投影装置以及投影装置的投影方法。照明系统包括激发光源、合光元件、反射元件、光波长转换模块以及致动器。合光元件设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上。反射元件设置在来自合光元件的激发光束的传递路径上。光波长转换模块设置在来自反射元件的激发光束的传递路径上。光波长转换模块具有至少一反射区以及至少一光转换区。致动器与光波长转换模块耦接，以令光波长转换模块相对于来自反射元件的激发光束的传递路径平移，使得所述至少一反射区以及所述至少一光转换区轮流地移动至来自反射元件的激发光束的传递路径上。本发明有助于缩减制造照明系统与投影装置的成本。

Description

照明系统、投影装置以及投影装置的投影方法

技术领域

本发明涉及一种光学系统、应用所述光学系统的显示装置以及所述显示装置的投影方法，尤其涉及一种照明系统、投影装置以及投影装置的投影方法。

背景技术

一般而言，投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统通常采用激发光源搭配荧光轮(Phosphor Wheel)来产生所需的色光，并藉由设置滤光轮(Filter Wheel)来提升色光的颜色纯度。在现有技术的照明系统中，为了能够让各种颜色光束在其对应的时间区间(time period)中从滤光轮顺利地输出，荧光轮与滤光轮必须同步旋转。然而，由于能支持荧光轮与滤光轮同步旋转的光阀价格较昂贵，因此无法有效缩减使用此照明系统的投影装置的成本。

“背景技术”部分只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”部分所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”部分所记载的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种照明系统，有助于缩减制造照明系统的成本。

本发明提供一种使用上述照明系统的投影装置，使得投影装置具有成本低的功效。

本发明还提供一种上述投影装置的投影方法，有助于简化投影装置信号处理的时间成本。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所记载的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种照明系统，其包括激发光源、合光元件、反射元件、光波长转换模块以及致动器。激发光源用于提供激发光束。合光元件设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上。反射元件设置在来自合光元件的激发光束的传递路径上。光波长转换模块设置在来自反射元件的激发光束的传递路径上。光波长转换模块具有至少一反射区以及至少一光转换区。所述至少一反射区将激发光束反射。所述至少一光转换区将激发光束转换成转换光束并将转换光束反射。被所述至少一反射区反射的激发光束以及被所述至少一光转换区反射的转换光束再经由反射元件的反射而传递回合光元件。致动器与光波长转换模块耦接，以令光波长转换模块相对于来自反射元件的激发光束的传递路径平移，使得所述至少一反射区以及所述至少一光转换区轮流地移动至来自反射元件的激发光束的传递路径上。

为达上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种投影装置，其包括上述的照明系统、光阀以及投影镜头。光阀设置在从照明系统输出的照明光束的传递路径上且将照明光束转换成影像光束。投影镜头设置在影像光束的传递路径上。

为达上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种投影装置的投影方法，其包括以下步骤。开启激发光源，以提供激发光束。藉由致动器令光波长转换模块相对于来自反射元件的激发光束的传递路径平移，使得所述至少一反射区以及所述至少一光转换区轮流地移动至来自反射元件的激发光束的传递路径上。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的照明系统以及投影装置的投影方法的实施例中，藉由致动器控制光波长转换模块相对于来自反射元件的激发光束的传递路径平移，使得反射区以及光转换区轮流地移动至来自反射元件的激发光束的传递路径上。因此，滤光模块的旋转与光波长转换模块的旋转可不同步(光波长转换模块可转可不转)。也就是说，应用本发明的照明系统以及投影装置的投影方法的投影装置可以选用仅支持与滤光模块的旋转同步的光阀，以降低成本。据此，本发明的照明系统以及投影装置的投影方法有助于缩减投影装置的成本，且本发明的投影装置的成本低。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1C分别是本发明的第一实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。

图2A是本发明的第一实施例中合光元件的分色部的波长与反射率的关系示意图。

图2B是本发明的第一实施例中合光元件的穿透部的波长与穿透率的关系示意图。

图2C是本发明的第一实施例中部分穿透部分反射元件的波长与反射率的关系示意图。

图3是本发明的第一实施例中光波长转换模块的一种实施态样的正视示意图。

图4是本发明的第一实施例中滤光模块的一种实施态样的正视示意图。

图5是本发明的第一实施例的投影装置的投影方法的流程图。

图6A至图6C分别是本发明的第一实施例中光波长转换模块的其他种实施态样的正视示意图。

图7A至图7C分别是本发明的第二实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。

图8是本发明的第二实施例的投影装置的投影方法的流程图。

图9A至图9C分别是本发明的第三实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。

图10是本发明的第三实施例的投影装置的投影方法的流程图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A至图1C分别是本发明的第一实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。图2A是本发明的第一实施例中合光元件的分色部的波长与反射率的关系示意图。图2B是本发明的第一实施例中合光元件的穿透部的波长与穿透率的关系示意图。图2C是本发明的第一实施例中部分穿透部分反射元件的波长与反射率的关系示意图。图3是本发明的第一实施例中光波长转换模块的一种实施态样的正视示意图。图4是本发明的第一实施例中滤光模块的一种实施态样的正视示意图。图5是本发明的第一实施例的投影装置的投影方法的流程图。

请参照图1A至图1C，投影装置10包括照明系统100、光阀200以及投影镜头300。照明系统100输出照明光束IB，其中照明光束IB包括源自于图1A中从照明系统100输出的激发光束B、图1B中从照明系统100输出的第一色光束B1以及图1C中从照明系统100输出的转换光束CB2。光阀200设置在照明光束IB的传递路径上且将照明光束IB转换成影像光束MB。举例来说，光阀200例如是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Devices,DMD)、硅基液晶面板(Liquid-Crystal-On-Silicon panel,LCOS panel)或穿透式液晶面板(transmissiveliquid crystal panel)，但不局限于此。投影镜头300设置在影像光束MB的传递路径上，以将影像光束MB投射至屏幕、墙壁或其他可成像的物件上。

照明系统100包括激发光源110、合光元件120、反射元件130、光波长转换模块140以及致动器150。激发光源110用于提供激发光束B。举例来说，激发光源110包括单一个发光元件或者激发光源110包括多个发光元件。所述发光元件可包括激光二极管(laserdiode)、发光二极管(light emitting diode)或上述两种发光元件的组合，此外，上述多个发光元件可以以阵列方式排列。合光元件120设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上。在本实施例中，合光元件120包括分色部122以及穿透部124。

如图1A所示，分色部122设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上，且分色部122用于将激发光束B反射。分色部122例如是分色层(dichroic layer)设置于合光元件120上。此外，穿透部124设置在依序被光波长转换模块140的反射区R以及反射元件130反射的激发光束B的传递路径上，且穿透部124让激发光束B通过。穿透部124例如是具有透光材质的基板，透光材质例如玻璃。

如图1B(或图1C)所示，分色部122还设置在依序被光波长转换模块140的光转换区C1(或光转换区C2)以及反射元件130反射的转换光束CB1(或转换光束CB2)的传递路径上，且分色部122让转换光束CB1(或转换光束CB2)通过。此外，穿透部124还设置在依序被光波长转换模块140的光转换区C1(或光转换区C2)以及反射元件130反射的转换光束CB1(或转换光束CB2)的传递路径上，且穿透部124让转换光束CB1(或转换光束CB2)通过。

分色部122的反射率以及穿透部124的穿透率是依据激发光束B、转换光束CB1以及转换光束CB2的波长波段来设计。在本实施例中，激发光束B、转换光束CB1以及转换光束CB2分别为蓝色光束、黄色光束以及绿色光束。因此，分色部122用于将激发光束B反射且让转换光束CB1以及转换光束CB2通过，分色部122在蓝光波段具有等于或接近100％的反射率，且分色部122在黄光波段、绿光波段以及其他长波长波段具有等于或接近0％的反射率，如图2A所示。另外，让激发光束B、转换光束CB1以及转换光束CB2通过的穿透部124在蓝光波段、黄光波段、绿光波段以及其他长波长波段具有等于或接近100％的穿透率，如图2B所示。

反射元件130设置在来自合光元件120的激发光束B的传递路径上。在本实施例中，反射元件130设置在通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上。反射元件用于将激发光束B、转换光束CB1以及转换光束CB2反射。举例来说，反射元件可为反射镜、具有反射涂层(reflection coating layer)的基板或其他任何用于反射光束的元件。

光波长转换模块140设置在来自反射元件130的激发光束B的传递路径上。光波长转换模块140具有至少一反射区R以及至少一光转换区C。在本实施例中，光波长转换模块140具有一个反射区(如图3所示的反射区R)以及两个光转换区C(如图3所示的光转换区C1以及光转换区C2)。此外，反射区R、光转换区C1以及光转换区C2采用条状式分布。如图3所示，光转换区C1以及光转换区C2可分别设置在反射区R的两对侧。然而，光波长转换模块140中反射区R与光转换区C各自的数量以及反射区R与光转换区C的排列方式不以图3所显示的为限。

反射区R用于将激发光束B反射，且光转换区C(如光转换区C1以及光转换区C2)用于将激发光束B转换成转换光束(如转换光束CB1以及转换光束CB2)并将转换光束反射。被反射区R反射的激发光束B以及被光转换区C反射的转换光束经由反射元件130的反射而传递回合光元件120。

举例来说，反射区R内可配置有反射层或反射元件。此外，光转换区C内可配置有光波长转换材料以及反射层(或反射元件)。光波长转换材料可以是荧光粉、量子点或上述两种材料的组合。光转换区C内还可选择性地配置有光散射粒子，以提升转换效率。在本实施例中，光波长转换模块140包括反射层142、光波长转换材料144以及光波长转换材料146。反射层142配置于光转换区C1、反射区R以及光转换区C2中。光波长转换材料144配置于光转换区C1中，且光波长转换材料144用于将激发光束B转换成转换光束CB1。光波长转换材料146配置于光转换区C2中，且光波长转换材料146用于将激发光束B转换成转换光束CB2。

光波长转换模块140还可选择性地包括散热器148，以利散热。具体地，反射区R以及光转换区C设置在散热器148上。如图1A至图1C所示，反射层142可设置在散热器148面向反射元件130的表面S上，且反射层142可位于光波长转换材料144与散热器148之间以及位于光波长转换材料146与散热器148之间。然而，光波长转换模块140中各元件的数量以及元件间的相对配置关系可依需求改变。

致动器150与反射元件130耦接，致动器150用于驱动反射元件130摆动，以改变反射元件130的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自反射元件130的激发光束B藉由不同的传递路径传递至反射区R、光转换区C1以及光转换区C2。

具体地，可依据反射区R、光转换区C1以及光转换区C2的尺寸、相对距离及相对配置关系等参数决定反射元件130的旋转角度以及旋转方向。在本实施例中，反射区R设置在光转换区C1以及光转换区C2之间，其中光转换区C1比光转换区C2更靠近散热器148的底面SB。在此架构下，当欲将激发光束B的投射区域由反射区R改成光转换区C1时，如图1B所示，可使反射元件130从图1A中反射元件130所在的倾斜平面P1逆时针旋转第二旋转角度θ2至倾斜平面P2，以使原本投射在反射区R中的激发光束B的光斑朝散热器148的底面SB移动到光转换区C1中。当欲将激发光束B的投射区域由光转换区C1改成光转换区C2时，如图1C所示，可使反射元件130从图1B中反射元件130所在的倾斜平面P2顺时针旋转第三旋转角度θ3至倾斜平面P3，以使原本投射在光转换区C1中的激发光束B的光斑朝散热器148的顶面ST移动到光转换区C2中。当欲将激发光束B的投射区域由光转换区C2改成反射区R时，如图1A所示，可使反射元件130从图1C中反射元件130所在的倾斜平面P3逆时针旋转第一旋转角度θ1至倾斜平面P1，以使原本投射在光转换区C2中的激发光束B的光斑朝散热器148的底面SB移动到反射区R中。

依据不同的需求，照明系统100可选择性地包括其他元件。举例来说，照明系统100还可包括部分穿透部分反射元件160。如图1A所示，部分穿透部分反射元件160设置在通过穿透部124的激发光束B的传递路径上，其中部分穿透部分反射元件160让通过穿透部124的激发光束B的第一部分P1通过，且部分穿透部分反射元件160将通过穿透部124的激发光束B的第二部分P2反射。分色部122还设置在被部分穿透部分反射元件160反射的第二部分P2的传递路径上，且分色部122将第二部分P2反射。如图1B(或图1C)所示，部分穿透部分反射元件160还设置在通过穿透部124的转换光束CB1(或转换光束CB2)的传递路径上，且部分穿透部分反射元件160让转换光束CB1(或转换光束CB2)通过。举例来说，部分穿透部分反射元件160在蓝光波段具有等于或接近50％的反射率，且部分穿透部分反射元件160在黄光波段以及绿光波段以及其他长波长波段具有等于或接近0％的反射率，如图2C所示。然而，部分穿透部分反射元件160在蓝光波段的反射率可依实际需求调整，而不限于50％。部分穿透部分反射元件160例如是具有让蓝光50％穿透、50％反射涂层的透光基板，同时可以让黄光波段以及绿光波段以及其他长波长波段穿透。

照明系统100还可包括滤光模块170，以提升照明光束IB的色纯度。滤光模块170例如是滤光轮。滤光模块170设置在来自合光元件120的激发光束B、转换光束CB1以及转换光束CB2的传递路径上。被反射区R反射的激发光束B以及被光转换区C(如光转换区C1以及光转换区C2)反射的转换光束(如转换光束CB1以及转换光束CB2)依序经由反射元件130以及合光元件120而朝滤光模块170传递。

滤光模块170具有多个滤光区F，如图4所示的滤光区F1、滤光区F2以及滤光区F3。滤光区F1、滤光区F2以及滤光区F3轮流切入来自合光元件120的激发光束B、转换光束CB1以及转换光束CB2的传递路径上。在本实施例中，滤光区F1为蓝色滤光区。滤光区F1可设置让至少部分的激发光束B(如蓝色光束)通过且将其余颜色光束滤除/吸收的滤波片。此外，滤光区F1可具有扩散片的特性，以有效改善激光所产生的激光光斑(laser speckle)问题。滤光区F2为红色滤光区。滤光区F2可设置有让至少部分的第一色光束B1(如红色光束)通过且将其余颜色光束滤除/吸收的滤波片。滤光区F3为绿色滤光区。滤光区F3可设置有让至少部分的转换光束CB2(如绿色光束)通过且将其余颜色光束滤除/吸收的滤波片。然而，滤光模块170所包括的滤光区F的数量、排列顺序及各滤光区F的颜色可依需求改变，而不以上述为限。

照明系统100还可包括多个透镜元件，以达到汇聚光束或将光束准直化的效果。在本实施例中，照明系统100包括透镜元件181、透镜元件182、透镜元件183以及透镜元件184。然而，透镜元件的数量、相对设置关系可依实际需求改变，而不限于图1A至图1C所显示的。

照明系统100还可包括匀光元件190。匀光元件190设置在从滤光模块170输出的激发光束B、第一色光束B1以及转换光束CB2的传递路径上，以提升照明光束IB的均匀性。举例来说，匀光元件190为光积分柱或透镜阵列，但不局限于此。

请参照图1A至图5，投影装置10的投影方法包括以下步骤。首先，开启激发光源110，以提供激发光束B(步骤510)。接着，通过致动器150改变反射元件130的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自反射元件130的激发光束B经由不同的传递路径传递至光波长转换模块140的反射区R以及光转换区C(步骤520)。

详细来说，请参照图1A，在第一时间段内，滤光模块170的滤光区F1切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让反射元件130旋转至第一旋转角度θ1，使得来自激发光源110的激发光束B依序经由透镜元件181、合光元件120的分色部122、具有第一旋转角度θ1的反射元件130、透镜元件182以及透镜元件183而传递至光波长转换模块140的反射区R。激发光束B接着被反射区R反射，然后依序通过透镜元件183以及透镜元件182，而传递回具有第一旋转角度θ1的反射元件130，且激发光束B再次经由具有第一旋转角度θ1的反射元件130的反射而传递至合光元件120。传递至合光元件120的激发光束B通过合光元件120的穿透部124。通过合光元件120的穿透部124的激发光束B的第一部分P1通过透镜元件184而传递至滤光模块170。通过合光元件120的穿透部124的激发光束B的第二部分P2依序被部分穿透部分反射元件160以及合光元件120的分色部122反射，然后通过透镜元件184而传递至滤光模块170。滤光模块170的滤光区F1让至少部分的激发光束B通过。换句话说，在第一时间段内，照明系统100输出激发光束B。

请参照图1B，在第二时间段内，滤光模块170的滤光区F2切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让反射元件130具有第二旋转角度θ2，使得来自激发光源110的激发光束B依序经由透镜元件181、合光元件120的分色部122、具有第二旋转角度θ2的反射元件130、透镜元件182以及透镜元件183而传递至光波长转换模块140的光转换区C1。光转换区C1将激发光束B转换成转换光束CB1且将转换光束CB1反射。被光转换区C1反射的转换光束CB1依序通过透镜元件183以及透镜元件182，而传递回具有第二旋转角度θ2的反射元件130，且转换光束CB1经由具有第二旋转角度θ2的反射元件130的反射而传递至合光元件120。传递至合光元件120的分色部122的转换光束CB1的第一部分CBP1通过透镜元件184而传递至滤光模块170。传递至合光元件120的穿透部124的转换光束CB1的第二部分CBP2依序通过部分穿透部分反射元件160以及透镜元件184而传递至滤光模块170。滤光模块170的滤光区F2让转换光束CB1(如黄色光束)中的第一色光束B1(如红色光束)通过，且将转换光束CB1中的绿色光束滤除/吸收。换句话说，在第二时间段内，照明系统100输出第一色光束B1。

请参照图1C，在第三时间段内，滤光模块170的滤光区F3切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让反射元件130旋转至第三旋转角度θ3，使得来自激发光源110的激发光束B依序经由透镜元件181、合光元件120的分色部122、具有第三旋转角度θ3的反射元件130、透镜元件182以及透镜元件183而传递至光波长转换模块140的光转换区C2。光转换区C2将激发光束B转换成转换光束CB2且将转换光束CB2反射。被光转换区C2反射的转换光束CB2依序通过透镜元件183以及透镜元件182，而传递回具有第三旋转角度θ3的反射元件130，且转换光束CB2经由具有第三旋转角度θ3的反射元件130的反射而传递至合光元件120。传递至合光元件120的分色部122的转换光束CB2的第一部分CBP3通过透镜元件184而传递至滤光模块170。传递至合光元件120的穿透部124的转换光束CB2的第二部分CBP4依序通过部分穿透部分反射元件160以及透镜元件184而传递至滤光模块170。滤光模块170的滤光区F3让至少部分的转换光束CB2通过。换句话说，在第三时间段内，照明系统100输出转换光束CB2。

应说明的是，第一旋转角度θ1、第二旋转角度θ2以及第三旋转角度θ3的大小可根据反射区R、光转换区C1以及光转换区C2的尺寸、相对距离及相对配置关系等参数改变，而不以图1A至图1C所显示的为限。

藉由致动器150控制反射元件130的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自反射元件130的激发光束B在不同的时间段传递至光波长转换模块140上的不同光学区(如反射区R、光转换区C1以及光转换区C2)中，从而使照明系统100在不同的时间段输出照明所需的不同颜色光束(如蓝色光束、红色光束及绿色光束)。因此，光波长转换模块140可不旋转。也就是说，反射区R、光转换区C1以及光转换区C2的位置在激发光源110提供激发光束B的期间可以是固定的。因此，投影装置10可以选用仅支持与滤光模块170的旋转同步的光阀200，以降低成本。据此，照明系统100以及投影装置10的投影方法有助于缩减投影装置10的成本，使得投影装置10可具有成本低的优点。

图6A至图6C分别是本发明的第一实施例中光波长转换模块的其他种实施态样的正视示意图。图6A至图6C中的光波长转换模块与图3中的光波长转换模块相似。这些光波长转换模块的差异主要在于所述至少一反射区R以及所述至少一光转换区C的布置方式。具体地，在图6A及图6B中，所述至少一反射区R以及所述至少一光转换区C采用围绕式分布。在图6C中，所述至少一反射区R以及所述至少一光转换区C采用同心圆式分布。

请参照图6A，光波长转换模块140A具有一个反射区R、两个光转换区C1以及两个光转换区C2。两个光转换区C1沿着反射区R的一条对角线设置在反射区R的两对侧，且两个光转换区C2沿着反射区R的另一条对角线设置在反射区R的两对侧。在此架构下，藉由致动器控制反射元件的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，即可让投射在光波长转换模块140A上的光斑轮流投射到反射区R、光转换区C1以及光转换区C2中(例如沿着图6A所示的路径PT1)。

请参照图6B，光波长转换模块140B可具有多个反射区R、多个光转换区C1以及多个光转换区C2，且多个反射区R、多个光转换区C1以及多个光转换区C2交替地排列成一个环。在此架构下，藉由致动器控制反射元件的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，即可让投射在光波长转换模块140B上的光斑轮流投射到反射区R、光转换区C1以及光转换区C2中(例如沿着图6B所示的路径PT2)。

请参照图6C，光波长转换模块140C可具有一个反射区R、一个光转换区C1以及一个光转换区C2。反射区R、光转换区C1以及光转换区C2分别为圆环状且共用一个圆心。在此架构下，光波长转换模块140C可旋转也可不旋转。光波长转换模块140C若旋转(可以不用与滤光模块170同步旋转)可提升光波长转换模块140C的散热效果。此外，藉由致动器控制反射元件的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，即可让投射在光波长转换模块140C上的光斑轮流投射到反射区R、光转换区C1以及光转换区C2中。

基于上述，本发明的第一实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在第一实施例的照明系统以及投影装置的投影方法中，藉由致动器控制反射元件的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自反射元件的激发光束在不同的时间段传递至光波长转换模块上的不同光学区中。因此，滤光模块的旋转与光波长转换模块的旋转可不同步(光波长转换模块可旋转或可不旋转)。也就是说，应用第一实施例的照明系统以及投影装置的投影方法的投影装置可以选用仅支持与滤光模块的旋转同步的光阀，以降低成本。据此，第一实施例的照明系统以及投影装置的投影方法有助于缩减投影装置的成本，且第一实施例的投影装置具有成本低的优点。在第一实施例中，可选择性地藉由设置散热器来协助光波长转换模块散热，从而提升转换效率。此外，光波长转换模块可不转动，以缩减马达所需的数量。上述的投影装置的投影方法指的是投影装置内部的处理器依据投影装置内部各元件的设定与使用者的设定，使得投影装置的处理器可操作投影装置中相关元件以产生照明光束、影像光束。

图7A至图7C分别是本发明的第二实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。图8是本发明的第二实施例的投影装置的投影方法的流程图。

请参照图7A至图7C，第二实施例的投影装置20与前述第一实施例的投影装置10(参照图1A至图1C)相似。两个实施例的主要差异如下所述。

在投影装置10的照明系统100中，致动器150与反射元件130耦接，以控制反射元件130的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自反射元件130的激发光束B在不同的时间段经由不同的传递路径传递至光波长转换模块140上的不同光学区中。此外，在激发光源110提供激发光束B的期间，光波长转换模块140的位置是固定的(此外，光波长转换模块140可在固定的位置旋转或不旋转)。

另一方面，在投影装置20的照明系统200中，致动器150与光波长转换模块140耦接，以令光波长转换模块140相对于来自反射元件130的激发光束B的传递路径平移，使得反射区R以及光转换区C轮流地移动至来自反射元件130的激发光束B的传递路径上。此外，在激发光源110提供激发光束B的期间，来自反射元件130的激发光束B的传递路径是固定的。也就是说，在激发光源110提供激发光束B的期间，反射元件130设计为固定且不转动的。

投影装置20的投影方法包括以下步骤。首先，开启激发光源110，以提供激发光束B(步骤810)。接着，通过致动器150令光波长转换模块140相对于来自反射元件130的激发光束B的传递路径平移，使得反射区R以及光转换区C轮流地移动至来自反射元件130的激发光束B的传递路径上(步骤820)。

详细来说，请参照图7A，在第一时间段内，滤光模块170的滤光区F1(参照图4)切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让光波长转换模块140平移至第一位置(例如从图7C中光波长转换模块140所在的第三位置沿方向X1移动距离D1)，使得反射区R移动至来自反射元件130的激发光束B的传递路径上。在第一时间段内，激发光束B的传递路径可参照图1A所述，于此不再重述。

请参照图7B，在第二时间段内，滤光模块170的滤光区F2(参照图4)切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让光波长转换模块140平移至与第一位置不同的第二位置(例如从图7A中光波长转换模块140所在的第一位置沿方向X1移动距离D2)，使得光转换区C1移动至来自反射元件130的激发光束B的传递路径上。在第二时间段内，激发光束B以及转换光束CB1的传递路径相似于图1B中激发光束B以及转换光束CB1的传递路径，两图中的主要差异在于图7B中的反射元件130未经旋转，且图7B中光波长转换模块140平移至第二位置。

请参照图7C，在第三时间段内，滤光模块170的滤光区F3(参照图4)切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。通过致动器150让光波长转换模块140平移至与第二位置不同的第三位置(例如从图7B中光波长转换模块140所在的第二位置沿方向X1的反方向移动距离D3)，使得光转换区C2移动至来自反射元件130的激发光束B的传递路径上。在第三时间段内，激发光束B以及转换光束CB2的传递路径相似于图1C中激发光束B以及转换光束CB2的传递路径，两图中的主要差异在于图7C中的反射元件130未经旋转，且图7C中光波长转换模块140平移至第三位置。

应说明的是，距离D1、距离D2以及距离D3的大小可根据反射区R、光转换区C1以及光转换区C2的尺寸、相对距离及相对配置关系等参数改变，而不以图7A至图7C所显示的为限。

在第二实施例中，照明系统200除了可采用图3所示的光波长转换模块140之外，也可采用图6A所示的光波长转换模块140A、图6B所示的光波长转换模块140B或图6C所示的光波长转换模块140C。

当采用图3、图6A或图6B的光波长转换模块时，在激发光源110提供激发光束B的期间，光波长转换模块可不旋转。也就是说，反射区R、光转换区C1以及光转换区C2的位置在激发光源110提供激发光束B的期间是固定的。另一方面，当采用6C的光波长转换模块时，在激发光源110提供激发光束B的期间，光波长转换模块140C可旋转也可不旋转。光波长转换模块140C若旋转(可以不用与滤光模块170同步旋转)可提升光波长转换模块140C的散热效果。

当采用图3或图6C所示的光波长转换模块(即反射区R、光转换区C1以及光转换区C2采用条状式分布或同心圆式分布)时，可通过致动器150让光波长转换模块在一维方向(如方向X1及其反方向)上平移，以使来自反射元件130的激发光束B在不同的时间段传递至光波长转换模块上的不同光学区(如反射区R、光转换区C1以及光转换区C2)中。另一方面，当采用图6A或图6B所示的光波长转换模块(即反射区R、光转换区C1以及光转换区C2采用围绕式分布)时，可通过致动器150让光波长转换模块在二维方向(如方向X1及其反方向、方向X2及其反方向)上平移，以使来自反射元件130的激发光束B在不同的时间段传递至光波长转换模块上的不同光学区(如反射区R、光转换区C1以及光转换区C2)中。

基于上述，本发明的第二实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在第二实施例的照明系统以及投影装置的投影方法中，藉由致动器控制光波长转换模块相对于来自反射元件的激发光束的传递路径平移，使得反射区以及光转换区轮流地移动至来自反射元件的激发光束的传递路径上。因此，滤光模块的旋转与光波长转换模块的旋转可不同步(光波长转换模块可旋转或可不旋转)。也就是说，应用第二实施例的照明系统以及投影装置的投影方法的投影装置可以选用仅支持与滤光模块的旋转同步的光阀，以降低成本。据此，第二实施例的照明系统以及投影装置的投影方法有助于缩减投影装置的成本，且第二实施例的投影装置具有成本低的优点。在第二实施例中，可选择性地藉由设置散热器来协助光波长转换模块散热，从而提升转换效率。此外，光波长转换模块可不转动，以缩减马达所需的数量。

图9A至图9C分别是本发明的第三实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。图10是本发明的第三实施例的投影装置的投影方法的流程图。请参照图9A至图9C，第三实施例的投影装置30与前述第一实施例的投影装置10(参照图1A至图1C)相似。两个实施例的主要差异如下所述。

在投影装置30中，照明系统300未设置图1A至图1C的反射元件130，且光波长转换模块340设置在来自合光元件320的激发光束B的传递路径上。

光波长转换模块340具有多个光学区。所述多个光学区包括至少一穿透区T以及至少一光转换区C。穿透区T用于让激发光束B通过，且光转换区C(如光转换区C1以及光转换区C2)用于将激发光束B转换成转换光束(如转换光束CB1以及转换光束CB2)并将转换光束反射。举例来说，光转换区C内可配置有光波长转换材料以及反射层(或反射元件)。此外，转换区C内还可选择性地配置有光散射粒子，以提升转换效率。

在本实施例中，所述多个光学区包括一个穿透区T以及两个光转换区C(如光转换区C1以及光转换区C2)。此外，穿透区T、光转换区C1以及光转换区C2采用图6C所示的同心圆式分布。然而，光波长转换模块340中穿透区T与光转换区C各自的数量以及穿透区T与光转换区C的排列方式不以图9A至图9C所显示的为限。

照明系统300还包括多个导光元件G。多个导光元件G设置在通过穿透区T的激发光束B的传递路径上，以将通过穿透区T的激发光束B传递回合光元件320。举例来说，多个导光元件G可分别为反射镜，但不局限于此。

合光元件320除了设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上之外，还设置在被光转换区C反射的转换光束(如转换光束CB1或转换光束CB2)的传递路径上以及来自多个导光元件G的激发光束B的传递路径上。在本实施例中，合光元件320设计成将激发光束B反射且让转换光束CB1以及转换光束CB2通过。合光元件320例如是分色镜(Dichroicmirror)，用于将激发光束B反射且让转换光束CB1以及转换光束CB2通过。

致动器150与合光元件320耦接，以改变合光元件320的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自合光元件320的激发光束B经由不同的传递路径传递至光波长转换模块340的多个光学区(如穿透区T、光转换区C1以及光转换区C2)。

投影装置30的投影方法包括以下步骤。首先，开启激发光源110，以提供激发光束B(步骤1010)。接着，藉由致动器150以改变合光元件320的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自合光元件320的激发光束B经由不同的传递路径传递至光波长转换模块340的多个光学区(步骤1020)。

详细来说，请参照图9A，在第一时间段内，滤光模块170的滤光区F1(参照图4)切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让合光元件320具有第一旋转角度θ4(例如从图9C中合光元件320所在的倾斜平面P6逆时针旋转第一旋转角度θ4至倾斜平面P4)，使得来自激发光源110的激发光束B依序经由透镜元件181、具有第一旋转角度θ4的合光元件320、透镜元件182以及透镜元件183、光波长转换模块340的穿透区T以及多个导光元件G而传递回具有第一旋转角度θ4的合光元件320。激发光束B接着被具有第一旋转角度θ4的合光元件320反射，然后通过透镜元件184而传递至滤光模块170。滤光模块170的滤光区F1让至少部分的激发光束B通过。

请参照图9B，在第二时间段内，滤光模块170的滤光区F2切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。藉由致动器150让合光元件320具有第二旋转角度θ5(例如从图9A中合光元件320所在的倾斜平面P4逆时针旋转第二旋转角度θ2至倾斜平面P5)，使得来自激发光源110的激发光束B依序经由透镜元件181、具有第二旋转角度θ5的合光元件320、透镜元件182以及透镜元件183而传递至光波长转换模块340的光转换区C1。光转换区C1将激发光束B转换成转换光束CB1且将转换光束CB1反射。被光转换区C1反射的转换光束CB1依序经由透镜元件183以及透镜元件182传递至具有第二旋转角度θ5的合光元件320。传递至具有第二旋转角度θ5的合光元件320的转换光束CB1接着依序通过合光元件320以及透镜元件184而传递至滤光模块170。滤光模块170的滤光区F2让转换光束CB1(如黄色光束)中的第一色光束B1(如红色光束)通过，且将转换光束CB1中的绿色光束滤除/吸收。

请参照图9C，在第三时间段内，滤光模块170的滤光区F3切入来自透镜元件184的光束的传递路径上。通过致动器150让合光元件320具有第三旋转角度θ6(例如从图9B中合光元件320所在的倾斜平面P5顺时针旋转第三旋转角度θ6至倾斜平面P6)，使得来自激发光源110的激发光束B依序经由透镜元件181、具有第三旋转角度θ6的合光元件320、透镜元件182以及透镜元件183而传递至光波长转换模块340的光转换区C2。光转换区C2将激发光束B转换成转换光束CB2且将转换光束CB2反射。被光转换区C2反射的转换光束CB2依序经由透镜元件183以及透镜元件182传递至具有第三旋转角度θ6的合光元件320。传递至具有第三旋转角度θ6的合光元件320的转换光束CB2接着依序通过合光元件320以及透镜元件184而传递至滤光模块170。滤光模块170的滤光区F3让至少部分的转换光束CB2通过。

应说明的是，第一旋转角度θ1、第二旋转角度θ2以及第三旋转角度θ3的大小可根据穿透区T、光转换区C1以及光转换区C2的尺寸、相对距离及相对配置关系等参数改变，而不以图9A至图9C所显示的为限。

在第三实施例中，光波长转换模块340的穿透区T、光转换区C1以及光转换区C2可采用图6C所示的同心圆式分布(将图6C中的反射区R置换成穿透区T，且穿透区T中未设置反射层142)。在此架构下，在激发光源110提供激发光束B的期间，光波长转换模块340可旋转也可不旋转。光波长转换模块340若旋转(可以不用与滤光模块170同步旋转)可提升光波长转换模块340的散热效果。

在第三实施例中，光波长转换模块340的穿透区T、光转换区C1以及光转换区C2也可采用图3所示的条状式分布、图6A所示的围绕式分布或图6B所示的围绕式分布(但将图3、图6A及图6B中的反射区R置换成穿透区T，且穿透区T中未设置反射层142)。当采用图3、图6A或图6B的方式布置穿透区T、光转换区C1以及光转换区C2时，在激发光源110提供激发光束B的期间，光波长转换模块可不旋转。也就是说，多个光学区(如反射区R、光转换区C1以及光转换区C2)的位置在激发光源110提供激发光束B的期间是固定的。

基于上述，本发明的第三实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在第三实施例的照明系统以及投影装置的投影方法中，藉由致动器控制合光元件的旋转角度以及旋转方向的其中至少一个，使来自合光元件的激发光束在不同的时间段传递至光波长转换模块上的不同光学区中。因此，滤光模块的旋转与光波长转换模块的旋转可不同步(光波长转换模块可转可不转)。也就是说，应用第三实施例的照明系统以及投影装置的投影方法的投影装置可以选用仅支持与滤光模块的旋转同步的光阀，以降低成本。据此，第三实施例的照明系统以及投影装置的投影方法有助于缩减投影装置的成本，且第三实施例的投影装置具有成本低的优点。在第三实施例中，光波长转换模块可不转动，以缩减马达所需的数量。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一个实施例或权利要求不须达成本发明所记载的全部目的或优点或特点。此外，摘要和题目仅是用来辅助专利文件搜索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (17)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头，其中：

所述照明系统包括激发光源、合光元件、反射元件、光波长转换模块以及致动器，其中：

所述激发光源用于提供激发光束；

所述合光元件设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上；

所述反射元件设置在来自所述合光元件的所述激发光束的传递路径上；

所述光波长转换模块设置在来自所述反射元件的所述激发光束的传递路径上，其中所述光波长转换模块具有至少一反射区以及至少一光转换区，所述至少一反射区将所述激发光束反射，所述至少一光转换区将所述激发光束转换成转换光束并将所述转换光束反射，被所述至少一反射区反射的所述激发光束以及被所述至少一光转换区反射的所述转换光束再经由所述反射元件的反射而传递回所述合光元件；以及

所述致动器与所述光波长转换模块耦接，以令所述光波长转换模块相对于来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径平移，使得所述至少一反射区以及所述至少一光转换区轮流地移动至来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径上，并且所述光波长转换模块不旋转；

所述光阀设置在从所述照明系统输出的照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及

所述投影镜头设置在所述影像光束的传递路径上，

其中，所述合光元件包括分色部以及穿透部，且所述分色部设置于所述激发光源与所述穿透部之间，其中所述分色部将所述激发光束反射并让所述转换光束通过，所述穿透部让所述激发光束以及所述转换光束通过，所述分色部设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及依序被所述至少一光转换区以及所述反射元件反射的所述转换光束的传递路径上，且所述穿透部设置在依序被所述至少一光转换区以及所述反射元件反射的所述转换光束的传递路径上以及依序被所述至少一反射区以及所述反射元件反射的所述激发光束的传递路径上，

其中，所述照明系统还包括部分穿透部分反射元件，其设置在通过所述穿透部的所述激发光束的传递路径上，所述部分穿透部分反射元件让所述转换光束通过，以及所述部分穿透部分反射元件还设置在通过所述穿透部的所述激发光束的传递路径上，所述部分穿透部分反射元件让通过所述穿透部的所述激发光束的第一部分通过，所述部分穿透部分反射元件让通过所述穿透部的所述激发光束的第二部分反射至所述分色部，所述分色部反射通过所述穿透部的所述激发光束的所述第二部分。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光波长转换模块包括散热器，且所述至少一反射区以及所述至少一光转换区设置在所述散热器上。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述至少一反射区以及所述至少一光转换区采用条状式分布或同心圆式分布，且所述光波长转换模块在一维方向上平移。

4.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述至少一反射区以及所述至少一光转换区采用围绕式分布，且所述光波长转换模块在二维方向上平移。

5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，在所述激发光源提供所述激发光束的期间，来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径是固定的。

6.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括：

滤光模块，其中被所述至少一反射区反射的所述激发光束以及被所述至少一光转换区反射的所述转换光束依序经由所述反射元件以及所述合光元件而朝所述滤光模块传递。

7.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括激发光源、合光元件、反射元件、光波长转换模块以及致动器，其中：

所述激发光源用于提供激发光束；

所述合光元件设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上；

所述反射元件设置在来自所述合光元件的所述激发光束的传递路径上；

所述光波长转换模块设置在来自所述反射元件的所述激发光束的传递路径上，其中所述光波长转换模块具有至少一反射区以及至少一光转换区，所述至少一反射区将所述激发光束反射，所述至少一光转换区将所述激发光束转换成转换光束并将所述转换光束反射，被所述至少一反射区反射的所述激发光束以及被所述至少一光转换区反射的所述转换光束再经由所述反射元件的反射而传递回所述合光元件；以及

所述致动器与所述光波长转换模块耦接，以令所述光波长转换模块相对于来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径平移，使得所述至少一反射区以及所述至少一光转换区轮流地移动至来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径上，并且所述光波长转换模块不旋转，

其中，所述合光元件包括分色部以及穿透部，且所述分色部设置于所述激发光源与所述穿透部之间，其中所述分色部将所述激发光束反射并让所述转换光束通过，所述穿透部让所述激发光束以及所述转换光束通过，所述分色部设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及依序被所述至少一光转换区以及所述反射元件反射的所述转换光束的传递路径上，且所述穿透部设置在依序被所述至少一光转换区以及所述反射元件反射的所述转换光束的传递路径上以及依序被所述至少一反射区以及所述反射元件反射的所述激发光束的传递路径上，

其中，所述照明系统还包括部分穿透部分反射元件，其设置在通过所述穿透部的所述激发光束的传递路径上，所述部分穿透部分反射元件让所述转换光束通过，以及所述部分穿透部分反射元件还设置在通过所述穿透部的所述激发光束的传递路径上，所述部分穿透部分反射元件让通过所述穿透部的所述激发光束的第一部分通过，所述部分穿透部分反射元件让通过所述穿透部的所述激发光束的第二部分反射至所述分色部，所述分色部反射通过所述穿透部的所述激发光束的所述第二部分。

8.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述光波长转换模块包括散热器，且所述至少一反射区以及所述至少一光转换区设置在所述散热器上。

9.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述至少一反射区以及所述至少一光转换区采用条状式分布或同心圆式分布，且所述光波长转换模块在一维方向上平移。

10.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述至少一反射区以及所述至少一光转换区采用围绕式分布，且所述光波长转换模块在二维方向上平移。

11.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，在所述激发光源提供所述激发光束的期间，来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径是固定的。

12.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，还包括：

滤光模块，其中被所述至少一反射区反射的所述激发光束以及被所述至少一光转换区反射的所述转换光束依序经由所述反射元件以及所述合光元件而朝所述滤光模块传递。

13.一种投影装置的投影方法，其特征在于，用于根据权利要求1-6中的任一项所述投影装置的照明系统，所述投影方法包括：

开启所述激发光源，以提供所述激发光束；以及

藉由所述致动器令所述光波长转换模块相对于来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径平移，使得所述至少一反射区以及所述至少一光转换区轮流地移动至来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径上。

14.根据权利要求13所述的投影装置的投影方法，其特征在于，所述至少一反射区以及所述至少一光转换区的位置在所述激发光源提供所述激发光束的期间是固定的，且所述反射元件在所述激发光源提供所述激发光束的期间不转动。

15.根据权利要求13所述的投影装置的投影方法，其特征在于，

在第一时间段内，藉由所述致动器让所述光波长转换模块平移至第一位置，使得所述至少一反射区移动至来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径上；以及

在第二时间段内，藉由所述致动器让所述光波长转换模块平移至与第一位置不同的第二位置，使得所述至少一光转换区移动至来自所述反射元件的所述激发光束的所述传递路径上。

16.根据权利要求13所述的投影装置的投影方法，其特征在于，还包括：

藉由散热器让所述光波长转换模块散热。

17.根据权利要求13所述的投影装置的投影方法，其特征在于，还包括：

让滤光模块旋转，使得所述滤光模块的多个滤光区轮流切入被所述至少一反射区反射的所述激发光束以及被所述至少一光转换区反射的所述转换光束的传递路径上。

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